有趣的物理问题_电阻论文

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在各类物理问题中,有不少问题,从解题思路、解题方法乃至结果,都有相似之处。它给人以无尽的遐思,无穷的回味,现选几例,供参考。

一.物理量为c=a+b模式的问题

1.两端称重 如图,一棒形物体平放地面上,用弹簧秤吊起一端秤得读数为F[,1];放下物体,再用弹簧秤吊起另一端称得读数为F[,2]。设物体重力为G,则有

F[,1]·AB=G·BC,

F[,2]·AB=G·AC。

两式相加,

(F[,1]+F[,2])AB=G(BC+AC)。

故G=F[,1]+F[,2]。

2.两电阻并联的总功率 设电阻R[,1] 单独接入电压不变的电路中消耗的功率为P[,1],电阻R[,2]单独接入同一电路中消耗的功率为P[,2],两电阻并联接入同一电路中消耗的总功率为P。则有

P[,1]=U[2]/R[,1],P[,2]=U[2]/R[,2],

P=U[2]/R[,并]=(U[2](R[,1]+R[,2]))/R[,1]R[,2]

因为(U[2](R[,1]+R[,2]))/R[,1]R[,2]=U[2]/R[,1]+U[2]/R[,2],

故P=P[,1]+P[,2]

3.两电热器串联使用的时间 设电阻为R[,1] 的电热器单独接入电压不变的电路中放出热量Q所用的时间为t[,1],电阻为R[,2] 的电热器单独接入同一电路中放出相同热量所用时间为t[,2], 两电热器串联接入同一电路中放出相同热量所用时间为t,则有

Q=(U[2]/R[,1])t[,1],Q=(U[2]/R[,2])t[,2],Q=(U[2]/(R[,1]+R[,2]))t

得t[,1]=QR[,1]/U[2],t[,2]=QR[,2]/U[2],

t=Q(R[,1]+R[,2])/U[2]故t=t[,1]+t[,2]

二.物理量为c=a+b/2模式的问题

1.等体积的两种物质混合后的密度 设甲物质的密度为ρ[,1],乙物质的密度为ρ[,2],混合后的密度ρ。则有

ρ=(m[,1]+m[,2])/(V[,1]+V[,2])=(ρ[,1]V+ρ[,2]V)/2V=(ρ[,1]+ρ[,2])/2

2.等质量的两种物质混合后的比热 设甲物质的比热为c[,1], 乙物质的比热为c[,2],混合后的比热为c。则有

c[,1]m△t+c[,2]m△t=c2m△t

故c=c[,1]+c[,2]/2

三.物理量为c=2ab/a+b模式的问题

1.平均速度 设物体以速度v[,1]通过路程S,以速度v[,2] 通过路程S,物体通过全程2S的平均速度为v则

v=2S/(t[,1]+t[,2])=2S/((S/v[,1])+(S/v[,2]))=2v[,1]v[,2]/(v[,1]+v[,2])

2.等质量的两种物质混合后的密度 设甲物质密度为ρ[,1],乙物质密度为ρ[,2],混合后密度为ρ。则

ρ=(m[,1]+m[,2])/(v[,1]+v[,2])=2m/((m/ ρ[,1])+(m/ρ[,2]))=2ρ[,1]ρ[,2]/(ρ[,1]+ρ[,2])

四.物理量为1/c=1/a+1/b模式的问题

1.两电阻串联的总功率 设电阻R[,1] 单独接入电压不变的电路中消耗的功率为P[,1],电阻R[,2]单独接入同一电路中消耗的功率为P[,2],两电阻串联接到同电路中消耗的总功率为P。则

P[,1]=U[2]/R[,1],P[,2]=U[2]/R[,2],P=U[2]/(R[,1]+R[,2])

故1/P=1/P[,1]+1/P[,2]

2.电热器并联使用的时间 设电阻为R[,1] 的电热器单独接入电压不变的电路中放出热量Q所用时间为t[,1],电阻为R[,2] 的电热器单独接入同一电路中放出相同热量所用时间为t[,2], 两电热器并联接入同一电路中总共放出热量Q所用时间为t。则有

Q=(U[2]/R[,1])t[,1],Q=(U[2]/R[,2])t[,2]

Q=(U[2]/R[,并])t=(U[2](R[,1]+R[,2])/R[,1]R[,2])t,

有1/t[,1]=U[2]/QR[,1],1/t[,2]=U[2]/QR[,2],

1/t=U[2](R[,1]+R[,2])/QR[,1]R[,2]

故1/t=(1/t[,1])+(1/t[,2])

五.物理量为c=△a/△b模式的问题

1.物质的密度 某物质质量为m[,1]时,体积为V[,1],质量为m[,2]时,体积为V[,2],设其密度为ρ。则有

m[,1]=ρV[,1],m[,2]=ρV[,2]。

两式相减:m[,1]-m[,2]=ρ(V[,1]-V[,2])。

故ρ=(m[,1]-m[,2])/(V[,1]-V[,2])=△m/△V

2.导体的电阻 某导体两端电压为U[,1]时,通过导体的电流为I[,1],电压为U[,2]时,通过的电流为I[,2],设该导体的电阻为R则有

U[,1]=I[,1]R,U[,2]=I[,2]R。

两式相减:U[,1]-U[,2]=(I[,1]-I[,2])R。

故R=(U[,1]-U[,2])/(I[,1]-I[,2])=△U/△I

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